DE19713765A1 - Rührwerkkugelmühle mit umlaufenden Mahlkörpern - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Rührwerkkugelmühle mit einem an einer Antriebs­ welle angeordneten Mahlrotor und einem am Austrag angeordneten Abtrennorgan zur Trennung der Mahlkörper von dem gemahlenen Produkt.

Stand der Technik

Bei der Naßmahlung in Rührwerkkugelmühlen kommt es insbesondere bei der Ver­ wendung von Mikromahlkörpern zur Verpressung der Mahlkörper vor dem als Reib­ spalt oder Siebkorb ausgebildeten Abtrennorgan. Diese Mahlkörperverpressung tritt besonders bei höherviskosen Medien, sowie bei höheren Durchflußraten auf. Die Verpressung führt zu einer Ungleichverteilung der Mahlkörper in der Mahlkammer. Während in der austragnahen Zone die Mahlkörper lokal konzentriert und angerei­ chert sind, sind sie in der austragfernen Zone stark verarmt. Dies führt zu typischen Erscheinungen von erhöhtem Verschleiß am Rührer in der verdichteten Zone und an der Mahlkammerwand in der perlenarmen Zone. Im Extremfall kann es zu einem so hohen Druckanstieg in der Mahlkammer kommen, daß zum Schutz der Gleitringdich­ tung die Anlage bzw. die Pumpe abgeschaltet werden muß. In der Regel kommt es auch zu einem erhöhten Perlenbruch und infolgedessen zu Störungen am Perlenab­ trennorgan. Dies hat zur Folge, daß z. B. Kantenspaltsiebe durch die Bruchstücke verstopft werden und die Laufflächen von dynamischen Reibspalten beschädigt wer­ den können.

Für die betriebstechnisch vorteilhafte Kreislauffahrweise eines Rührwerkkugelmühle ist die Realisierung hoher Durchsätze wichtig. Kreislauffahrweise bedeutet, daß das Mahlgut von der Mühle wieder direkt dem Aufgabebehälter zugeführt und dort rück­ gemischt wird. Diese Anordnung ist apparativ besonders einfach. Sie besteht nur aus Vorlage, Pumpe und Mühle. Wegen der Rückmischung von Mahl- und Aufgabegut muß eine hinreichend hohe theoretische Passagenzahl (Zahl der Durchläufe) eingehal­ ten werden, um eine gleichmäßige Aufmahlung und eine enge Korngrößenverteilung des Produktes zu erzielen. Üblicherweise wird nach etwa 10 bis 12 theoretischen Pas­ sagen des Mahlgutes über die Mühle eine Kornverteilung erreicht, die einer echten Passagenfahrweise vergleichbar ist. Letztere ist aber durch den notwendigen Pendel­ betrieb des Produktes zwischen zwei Behältern, die wechselweise als Vorlage bzw. Mahlgutbehälter dienen, sehr aufwendig. Um die Gesamtverarbeitungsdauer klein zu halten, ist ein möglichst hoher Durchsatz notwendig. Hierzu wurden in den letzten Jahren Mühlen mit einem internen Mahlkörperumlauf entwickelt. Hierbei werden die Perlenabtrennorgane in perlenarmen Zonen meist auf der Achse der Antriebswelle angeordnet. Die radiale Förderwirkung des Mahlrotors wird ausgenutzt, die Mahlkör­ per mit einem Teil der Suspension durch interne Kanäle wieder zum Produkteintrag zurückzuführen. Dadurch wird eine Gleichverteilung der Perlen in der Mahlkammer erzielt.

Bei Mühlen-Herstellern wurden bereits Untersuchungen zum externen Mahlkörper­ umlauf durchgeführt. Die bisher bekannten Systeme benötigen aber ein zusätzliches Pumpenaggregat in der Mahlkörperrückführung, bzw. arbeiten mit Hilfe der Schwer­ kraft.

Aufgabe

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Arbeitsbereich einer Rührwerkkugel­ mühle hinsichtlich des Produktdurchsatzes, der Viskosität der Suspension und/oder hinsichtlich der minimal einsetzbaren Perlengröße zu erweitern.

Lösung

Diese Aufgabe wird bei einer Rührwerkkugelmühle mit einem an einer Antriebswelle angeordneten Mahlrotor und einem am Austrag angeordneten Abtrennorgan zur Trennung der Mahlkörper von dem zu behandelnden Produkt erfindungsgemäß da­ durch gelöst, daß die Antriebswelle im Bereich des Abtrennorgans mit einer förder­ wirksamen Rührkrone verbunden ist und von der Austragzone eine Leitung zur Auf­ gabezone der Rührwerkkugelmühle führt, durch welche die Mahlkörper aus dem Be­ reich des Abtrennorgans in die Aufgabezone zurückgefördert werden. Die Erfindung beruht also auf einem Umbau einer konventionellen Rührwerkkugelmühle zu einer Rührwerkkugelmühle mit einer Rückführung der Mahlkörper außerhalb des eigentli­ chen Mahlbehälters, wobei zum Transport der Mahlkörper kein externes Förderag­ gregat notwendig ist.

Vorteilhaft besteht das Abtrennorgan aus einem zylindrischen Spaltsieb, das koaxial am ausgangsseitigen Stirnflansch der Rührwerkkugelmühle angeordnet ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Rührkrone mit stegförmi­ gen Armen versehen, deren Abstand zum zylindrischen Spaltsieb 5 mm bis 25 mm, vorzugsweise 10 mm bis 20 mm beträgt. Die Arme streichen also in einem relativ engen Abstand an der Sieboberfläche vorbei, so daß die vor dem Sieb angereicherten Perlen intensiv durchmischt werden. An den Armen sind längs oder schräg angestellte Pumpflügel bzw. Paddel angeschraubt oder angeschweißt. Die Paddel können dabei gerade oder gebogen ausgeführt sein.

Die Wirkung dieser Rührkrone ist einer Kreiselpumpe ähnlich. Die Perlen werden zum Außenrand des Mahlbehälters und von dort durch die Rückführungsleitung in die Aufgabezone der Rührwerkkugelmühle gefördert.

Eine weitere Variante der Erfindung besteht darin, daß die Rührwerkkugelmühle zusätzlich mit einem externen Produktkreislauf zur Rückführung von gemahlenem Produkt aus dem Produktausgangsstutzen in den Produkteingangsstutzen ausgestattet ist.

Vorteile

Mit der Erfindung werden folgende Vorteile erzielt:

• - Die Verpressung und Anreicherung von Mahlkörpern in einer Rührwerk­ kugelmühle wird in einem erheblich größeren Arbeitsbereich verhindert. Dadurch läßt sich eine Steigerung des Durchsatzes erreichen. In Versuchen mit Emulgator-Wasser-Mischungen als Modellsubstanz und organischen Farbstoff-Pigment-Suspensionen wurden Durchsatzsteigerungen bis um den Faktor drei erzielt.
• - Der Energieeintrag in der Mahlkammer erfolgt homogener, da mahlkörper­ arme Zonen vermieden werden.
• - Durch die Vermeidung der Mahlkörperverpressung wird der Verschleiß an Mahlkörpern gesenkt. Damit einher geht eine Verminderung des kolloidalen Abriebs und des Mahlkörperbruches.
• - Die Standzeit des Abtrennorgans am Austrag (Kantenspaltsieb) wird ver­ längert.
• - Durch die Erhöhung des Durchsatzes lassen sich konventionelle Rührwerkku­ gelmühlen bei vergleichsweise geringen Umbauarbeiten neben der Durchlauf­ fahrweise auch in Kreislauffahrweise betreiben.

Im Folgenden wird die Erfindung an Hand von Zeichnungen und Ausführungsbeispie­ len näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch eine Rührwerkkugelmühle mit inter­ nem Mahlkörperumlauf und externem Produktkreislauf,

Fig. 2 die Rührkrone in Draufsicht und

Fig. 3 einen Querschnitt A-A durch die Rührkrone.

Die Rührwerkkugelmühle gemaß Fig. 1 besteht grundsätzlich aus einem Mahlbehälter 1 mit Mahlkörpern, einem mit Mahlscheiben 2 bestückten Mahlrotor 3 und einem zylin­ drischen Spaltsieb 4 als Abtrennorgan für die Mahlkörper. Das zylindrische Spaltsieb ist an dem ausgangsseitigen Stirnflansch 5 angebracht. Der Rotor 3 wird über eine Antriebswelle 6 durch einen Motor 7 in Drehung versetzt. Am ausganggseitigen Ende ist die Antriebswelle 6 mit einer Rührkrone verbunden, die aus vier gleichmäßig über den Umfang verteilten, sich in Längsrichtung erstreckenden, koaxialen Armen 8 besteht, an denen nach außen gerichtete Pumpflügel 9 angeschraubt sind. Die Arme 8 greifen käfigartig über das zylindrische Spaltsieb 4, wobei der Abstand d zwischen den Armen und der Spaltsieboberfläche ca. 8 mm beträgt.

Als Mahlkörper werden üblicherweise Glasperlen mit einem Durchmesser im Bereich von 0,2 bis 2 mm eingesetzt. Das zu mahlende Produkt wird in Form einer Suspension über einen Stutzen 10 der Aufgabezone 11 der Rührwerkkugelmühle zugeführt und über einen Stutzen 12 aus der Austragzone 13 abgeführt. Die Glasperlen werden durch den Rotor 3 in der Mahlzone herumgewirbelt, wodurch die in der Suspension dispergierten Feststoffpartikel zerkleinert werden. Gleichzeitig erfolgt aber auch eine Transportbewegung der Glasperlen in Richtung auf das ausgangsseitige Ende (s. Pfeilrichtung). Ohne Rührkrone würden sich demzufolge die Glasperlen in der Aus­ tragszone 13 anreichern, was zu den schon beschriebenen Nachteilen führt. Aufgrund der einer Kreiselpumpe ähnlichen Förderwirkung der Rührkrone wird jedoch ständig ein Teil der Glasperlen zusammen mit einem Teilstrom der Suspension durch die Lei­ tung 14 von der Austragzone 13 zurück in die Aufgabezone 11 gefördert. Die Rück­ führleitung 14 ist im Bereich der Austragzone 13 tangential am Ende des Mahlbehäl­ ters angeordnet. Sie könnte aber auch an dem freien Stirnflansch 5 angebracht sein. Am gegenüberliegenden Ende verläuft die Rückführungsleitung 14 schräg nach unten zur Aufgabezone 11 der Mahlkammer und mündet dann ebenfalls tangential in den Mahlbehälter 1. Auf diese Weise wird der Rückfluß der Perlen durch die Schwerkraft unterstützt. Der Einlaß der Rückführleitung 14 kann getrennt oder mit dem Produkteinlaß verbunden ausgeführt werden.

Die Konstruktion der Rührkrone ist in den Fig. 2 und 3 noch einmal genauer dar­ gestellt. Die stegförmigen, koaxial angeordneten Arme 8 sind an einer Grundplatte 15 angeschweißt, die mit ihrer Öffnung 16 kraftschlüssig auf die Antriebswelle 5 (s. Fig. 1) aufgesteckt wird (Nut-und Federverbindung 17). Die Pumpflügel 9 stehen senk­ recht zu den Armen 8 und können entweder als ebene oder gekrümmte Flächen aus­ gebildet sein. Sie sind hier an den Armen 8 angeschweißt.

Zusätzliche Förderorgane für die Mahlkörperrückführung werden nicht benötigt. Die eingetragene Energie reicht aus, um die Perlen durch die Leitung 14 zum Mahlkam­ mereingang zurückzufördern. Aufgrund dieser Mahlkörperrückführung lassen sich wesentlich höhere Durchsätze als bisher realisieren. Damit wird die Möglichkeit eröff­ net, auch das Mahlgut in einem externen Kreislauf durch die Rührwerkkugelmühle zu führen. Zu diesem Zweck ist der Produktkreislauf 20 mit der Zirkulationspumpe 21 und dem Pufferbehälter 22 vorgesehen (s. Fig. 1). Aufgrund zu niedriger Durchsätze wurde i.a. bisher auf diese betriebstechnisch interessante Kreislauffahrweise verzich­ tet.

Claims (5)

1. Rührwerkkugelmühle mit einem an einer Antriebswelle (6) angeordneten Mahlrotor (3) und einem am Austrag angeordneten Abtrennorgan (4) zur Trennung der Mahlkörper von dem zu behandelnden Produkt, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Antriebswelle (6) im Bereich des Abtrennorgans (4) mit einer förderwirksamen Rührkrone (8, 9) verbunden ist und daß von der Aus­ tragzone (13) eine Leitung (14) zur Aufgabezone (11) der Rührwerkskugel­ mühle führt, durch welche die Mahlkörper aus dem Bereich des Abtrennorgans (4) in die Aufgabezone (11) zurückgefördert werden.

2. Rührwerkkugelmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtrennorgan aus einem zylindrischen Spaltsieb (4) besteht, das koaxial am ausgangsseitigen Stirnflansch (5) der Rührwerkkugelmühle angeordnet ist.

3. Rührwerkkugelmühle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rührkrone aus koaxial angeordneten stegförmigen Armen (8) besteht, an denen Pumpflügel (9) angebracht sind und daß der radiale Abstand zwischen den Armen (8) und dem Spaltsieb (4) 5 mm bis 25 mm, vorzugsweise 10 mm bis 20 mm beträgt.

4. Rührwerkkugelmühle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpflügel (9) gerade oder gebogen ausgeführt sind.

5. Rührwerkkugelmühle nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß ein externer Produktkreislauf (20) zur Rückführung von gemahlenem Produkt aus dem Produktausgangsstutzen (12) in den Produkteingangsstutzen (10) vorge­ sehen ist.